2021 Fiscal Year Annual Research Report
Imaging functional synaptic plasticity during motor learning
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21F21113
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
三國 貴康 新潟大学, 脳研究所, 教授 (90786477)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LIU XINYI 新潟大学, 脳研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Keywords | ゲノム編集 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類の運動学習の際には、大脳運動野の神経細胞同士をつなぐシナプスの可塑性が重要とされている。しかしながら、個々のシナプスの機能的な可塑性を時間的・空間的に定量的にモニターする方法がないので、運動学習のシナプスレベルでのメカニズムはよくわかっていない。そこで本申請研究では、１）運動学習における個々のシナプスの機能的な変化をモニターする技術を新規に開発し、そのうえで、２）マウスを動物モデルに用いて運動学習のメカニズムをシナプスレベルで理解することを目指している。２０２１年度は、マウス個体の脳内で個々の興奮性シナプスの機能的な変化をモニターする新規の技術を開発することを目指した。シナプスの機能を定量するために興奮性シナプス伝達の担い手であるグルタミン酸受容体に着目し、当研究室で開発した生体脳内ゲノム編集・分子イメージング技術「SLENDR/vSLENDR」および最先端の化学ラベリング技術を駆使して、細胞膜表面および細胞内プールに存在する内在性のグルタミン酸受容体を区別して標識できるようにした。具体的には、AMPA型グルタミン酸受容体およびNMDA型グルタミン酸受容体の主要サブユニットをラベルするためのゲノム編集コンストラクトを作製し、子宮内電気穿孔法またはアデノ随伴ウイルスベクターでマウスに投与してゲノム編集によるノックインを行い、大脳皮質でAMPA型グルタミン酸受容体およびNMDA型グルタミン酸受容体を思い通りにラベルできることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2021年度に予定していた技術開発は、おおむね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度に開発したシナプスモニター技術をブラッシュアップする。具体的には、マウス固定脳スライスイメージング、マウス個体でのin vivoイメージングを行って技術の精度を確認する。そのうえで、どのシナプスが機能的に変化することで運動学習が成立するのかを調べる。
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